CN103575564B - 具有自动摆动模式的切片机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切片机（10），包括样品架（12）、切割单元（16）、以及能够产生样品架（12）和切割单元（16）之间的相对运动以切割样品的驱动单元（22）。此外，切片机（10）具有手轮（32）和编码器（38）。控制单元（40）根据由编码器（38）检测到的手轮（32）的旋转运动来控制驱动单元（22），并以如此方式来控制：在第一运行模式中，当手轮（32）转过一整圈时，通过驱动单元（22）产生的样品架（12）和切割元件（16）之间的相对运动具有最大的第一行程，且在第二运行模式中，该相对运动具有比该最大的第一行程长度短的预设的第二行程长度。

Description

具有自动摆动模式的切片机

背景技术

本发明涉及一种切取薄片的切片机，包括用于接纳待切片样品的样品架、用于切割样品的切割单元、以及用于产生样品架与切割样品的切割单元之间的相对运动的驱动单元。该切片机还具有可手动操作的手轮和检测手轮的旋转运动的编码器。控制单元根据编码器检测到的手轮旋转运动来控制驱动单元。

切片机用于从样品切割薄片。这些切片随后被放置在盖玻片上，适当地被处理，并然后在显微镜下检查。具体地，这些样品是组织样品，其在切割之前嵌入在蜡块中。

已知的切片机中手轮机械地联接至样品架或切割单元，从而手轮的旋转致使样品架或切割单元相对于对应的其它装置运动，由此产生导致样品的切割的往复运动。机械联接可以例如通过曲柄机构来设置并基本上设计成使得手轮的完整地转一圈产生一个往复运动，从而当手轮转过完整一圈时正好切割一个薄片。根据所使用的样品、其尺寸，以及所要求的切片质量，经常不需要进行经过整个行程长度的往复运动。该情形中，手轮仅由用户移动到一定位置，再从该位置沿相反转动方向转回至其初始位置。这种运动相应地称为“摆动运动(rocking movement)”或“摆动(rocking)”。相比于沿一个转动方向的纯转动运动，这种摆动运动对于用户是不符合人体工程学的，因此，随着时间的流逝会变得不舒适。

还有已知的切片机中样品架和切割单元之间的相对运动仅通过电动机装置来完成。这些切片机具有对于用户不能够或难以影响切割运动本身的问题，例如，当在敏感样品上工作时。

文献EP 1037032 B1描述了包括手轮的切片机，其旋转运动由角度编码器来检测。电动机根据所检测到的旋转运动相对于切割单元移动样品架。由此，虽然在手轮和样品架或切割元件之间不存在机械联接，但是由电动机实现的运动仍然以就像存在机械联接的相同方式来执行。由此，这种切片机的用户在他或她希望使用较短的行程时必须以摆动方式来移动。

在文献DE 10 2007 023 457 A1和DE 102 58 553 B4描述的切片机中，往复运动范围内的切割窗的位置自动适应于待切割的样品。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够容易设定切割速度和切片质量的切片机。

该目的通过如下所述的一种切割薄片的切片机来实现，该切片机包括：样品架，其用于接纳待切片的样品；切割单元，其用于切割样品；驱动单元，其产生样品架和切割单元之间的相对运动以切割样品；可手动操作的手轮；编码器，其用于检测手轮的旋转运动；以及控制单元，控制单元根据由编码器检测到的手轮的旋转运动来控制驱动单元。其中，当处于第一运行模式时，控制单元控制驱动单元，使得当手轮转过一整圈时，通过驱动单元产生的样品架和切割单元之间的相对运动具有最大的第一行程。其中，当处于第二运行模式时，控制单元控制驱动单元，使得当手轮转过一整圈时，通过驱动单元产生的样品架和切割单元之间的相对运动具有预设的第二行程长度，预设的第二行程长度比最大的第一行程短。其中，在第二运行模式中，控制单元控制驱动单元，使得输出轴首先沿第一旋转方向被驱动，并在达到第二行程长度之后，使输出轴沿相反于第一旋转方向的第二旋转方向被驱动。其中，控制单元控制驱动单元，使得手轮的完整一圈正好产生切割薄片的一个单往复运动，而与设定的运行模式和设定的行程长度无关，这允许用户总是仅沿一个方向执行符合人体工程学的完整转动，同时允许在启动第二运行模式时执行摆动运动。

根据本发明，提供了两种允许模式，其中，控制单元控制驱动单元，使得当处于第一运行模式时，当手轮被转过一整圈时，通过驱动单元产生的样品架和切割元件之间的相对运动具有最大的第一行程，以及在第二运行模式时，当手轮被转过一整圈时，通过驱动单元产生的样品架和切割元件之间的相对运动具有比最大的第一行程短的预定的第二行程长度。

由此，在第一运行模式中，驱动单元通过控制单元控制，使得其以就像手轮机械地联接至样品架或联接至切割单元的方式那样执行切割运动。相反，当在第二运行模式中，驱动单元执行摆动运动，尽管并没有从手轮输入摆动运动，而是沿一个旋转方向执行完整的一圈。由此，在第二运行模式中，手轮沿一个方向的符合人体工程学的旋转运动被转换成摆动运动，从而不管用户是否想要执行摆动运动或具有最大行程长度的“正常”运动，他或她仅需要沿一个方向旋转手轮，通过选择运行模式，他或她可以选择是否执行具有最大行程长度的“正常”切割运动或摆动运动。

控制单元控制驱动单元使得手轮的完整一圈正好产生切割薄片的一个单往复运动，而与设定的运行模式和设定的行程长度无关。相应地，不管所选定的设定，在每个完整的一圈的切割一个薄片，从而使用户可以容易地且直观地控制切割运动。

由此，对于相同数量的行程(即切片)，摆动运动由于更短的行进距离而能够降低切割速度，由此改进切片质量。相反，对于相同的切片质量，可实现更高的切割频率，从而可提高每分钟可生产的薄片数量。此外，在完成样品的切片之后，样品可被快速地移动至远离切割单元的安全距离，并由此可以以安全且简单的方式变化。为此，具体地，选择第一运行模式，从而经过完整的最大第一行程长度，其允许样品的快速运动。

由于该模式中执行的摆动运动，第二运行模式也称为“自动摆动模式”。

在优选实施例中，样品架且由此是接纳在其中的样品通过驱动单元移动，而切割单元固定。或者，样品架可固定，而切割单元可相对于其运动。

切片机具体具有手动设定运行模式的设定元件。这允许用户容易地根据待切片的样品而在两个运行模式之间切换。该设定元件具体呈开关形式，诸如例如拨动开关或/或旋钮。

在尤其优选的实施例中，第二行程长度，即在第二运行模式中在摆动运动过程中经过的行程长度，不固定预设，而是相反地由切片机的用户使用操作者控制器来选择。由此，摆动运动的行程长度可以单独地适应于待切片的样品。

在尤其优选的实施例中，对于第二运行模式，预设至少两个可选择行程长度。使用操作者控制器，用户可选择所要在第二运行模式中使用的预定行程长度之一。具体地，设置多个预定行程长度，其允许行程长度容易且精确地调节。

或者，第二行程长度可使用操作者控制器在预定的最小行程长度和最大的第一行程长度之间自由地设定。预定的最小行程长度具体是0mm行程长度，从而该行程长度可自由地设定到最大第一行程长度。

设定第二行程长度的操作者控制器具体地包括旋钮、键盘和/或触摸屏。具体地，在旋钮的情形中，旋钮的一个位置是作为最小行程长度的预设定且旋钮的另一位置时作为最大第一行程长度的预设定。用户可通过将旋钮旋转至两个预设定位置之间的位置来选择所需要的第二行程长度。或者，可通过经由键盘或触摸屏输入所需要的行程长度来进行设定。该情形中，行程长度可以被设定成绝对值或设置成最大第一行程长度的相对值。

此外，有利的是，控制单元接收来自编码器的含有关于手轮的旋转运动的信息的信号和/或数据，和/或根据设定的运行模式将这些所接收到的信号和/或数据转换成相对应的控制数据和/或控制信号来控制驱动单元。具体地，在第一运行模式中，控制单元转换信号和/或数据，使得以就像存在着至手轮的机械连接那样的方式来执行切割运动。相反，在第二运动模式中，控制单元转换信号和/或数据，使得手轮的仅沿一个方向的旋转运动转换成摆动运动。

驱动单元具体包括电动机，电动机具有输出轴，样品架和切割单元之间的相对运动经由其该输出轴发动。更具体地，样品架机械地联接至输出轴，使得其执行相对于切割单元的往复运动。

第一运行模式下，电动机具体地使其输出轴沿第一旋转方向连续地旋转，从而使所执行的切割运动对应于这样的切割运动，即，在当手轮沿第一旋转方向转动时直接机械联接至手轮的情形中所对应的切割运动。

相反，在第二运行模式中，控制单元控制电动机，使得输出轴首先沿第一旋转方向被驱动，并在达到第二行程长度之后，输出轴沿相反于第一旋转方向的第二旋转方向被驱动。因此，样品架和对应的切割单元，首先沿第一方向运动直到达到第二行程长度，随后运动回到其初始位置，不会达到完整的最大行程长度。

在再次达到初始行程位置之后，输出轴具体地再次沿第一旋转方向被驱动，从而可执行下一行程。

尤其有利的是，如果在第二运行模式中，控制单元控制电动机使得每次手轮达到预定的第一角度位置时实现从第一旋转方向到第二旋转方向的反向，和/或每次手轮到达预设的第二角度位置时实现从第二旋转方向到第一旋转方向的反向。第一和第二角度位置之间的角度具体是180°。尤其有利的是，第一角度位置对应于手轮的上位置，且如果第二角度位置对应于手轮的下位置。手轮的上位置具体是指当切片机处于其工作取向时，手轮的手柄处于其最上位置的位置。相应地，在手轮的下位置时，手柄处于其最下位置的位置。

控制单元具体地控制驱动单元使得当旋转方向反向时，通过适当的起动加速(starting ramp)来实现驱动轴的转动。

附图说明

从本发明的示例性实施例结合附图的下面说明，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。

图1是切片机的示意性立体图；

图2是图1的切片机的俯视图；

图3是图1和图2所示的切片机的手轮的示意性立体图；以及

图4是图3所示的手轮的局部侧剖视图；

具体实施方式

图1以示意性立体图示出切片机10。这里，切片机10的外壳已经被省略以允许更好地观察内部部件。图2示出图1的切片机的俯视图。

切片机10包括样品架12，待切片的样品(例如组织样品)可通过卡盘14来夹持。

切片机10还具有切割单元16，其在图1所示的示例性实施例中呈能够保持刀片或刀的刀片夹持器18的形式。

切割单元16相对于切片机框架20是固定静止的，而样品架12可通过驱动单元22相对于切割单元16沿双头箭头P1的方向以往复方式移动，从而使样品架12中所接纳的样品由于该往复运动而被切割单元16切割。

驱动单元22包括电动机24，其输出轴26通过齿型带28连接至联接机构30，样品架12又经由联接机构30相对于切割单元16移动。

此外，切片机10包括手轮32，手轮32具有手柄34并可由切片机10的用户手动操作。图3以示意性视图示出该手轮。图4以局部剖视侧视图示出手轮32。

手轮32安装在轴36上。该轴不联接至驱动单元22以移动样品架12。相反，编码器38，具体的是旋转编码器，用于检测轴36的旋转运动，并由此检测手轮32的旋转运动。通过编码器38根据所检测到的手轮32的旋转运动而产生的信号和/或数据传递至控制单元40，控制单元40将所接收的数据和/或信号转换成用于控制电动机24的控制数据和/或控制信号。

在切片机10的第一运行模式中，控制单元40以如此方式将所接收的数据和/或信号转换成控制数据或控制信号，即，使得当手轮32转过一整圈时，样品架12执行具有最大第一行程长度的完整往复运动。由此，在第一运行模式中，电动机24由控制单元40驱动，使得其以就像在手轮32和样品架12之间存在直接机械联接的方式那样来实现样品架12和切割单元16之间的相对运动。

相反，在第二运行模式中，称为“自动摆动模式”，控制单元40以如此方式将接收自编码器38的数据和/或信号转换成用于驱动单元22的控制数据和/或控制信号，即，使得当手轮32转过一整圈时，执行具有比最大第一行程长度短的第二行程长度的所谓摆动运动。在这种摆动运动过程中，样品架12不相对于切割单元16移动经过完整的最大第一行程长度。相反，其仅运动到第二行程长度，随后运动回到其初始位置。

为此，控制单元40具体地控制电动机24，从而使输出轴26沿第一旋转方向被驱动直到达到第二行程长度，以及在达到第二行程长度之后，电动机沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向被驱动。因此，样品架12也首先沿第一方向运动，然后沿与第一方向相反的第二方向运动。

电动机24具体地以使得每次手轮32在上位置或下位置时使输出轴26的旋转方向反向的方式来控制，所述上位置时手轮34处于顶部位置的位置，如图1至4所示。相反，下位置时手轮34处于其最下面位置，即，其中手轮32处于从图1至4所示的位置转动180°的位置。

这允许用户总是仅沿一个方向执行符合人体工程学的完整转动，而同时允许在启动第二运行模式时执行摆动运动。该摆动运动可用于使行程长度适应于待切片的样品。由此，对于每分钟相同数量的行程，切割速度可由于更短的行程长度而降低，由此实现更好的切片质量。相反，对于恒定的切片质量，可实现更高的切割频率，从而每分钟可生产更大数量的薄片。

切片机10还包括设定元件42，其允许切片机10的用户能够在第一和第二运行模式之间选择。该设定元件具体呈开关形式，诸如例如拨动开关或旋钮。

此外，切片机10具有操作者控制器44，其允许切片机10的用户设定第二行程长度。该操作者控制器例如可以是旋钮、键盘和/或触摸屏。具体地，可有多个预设的第二行程长度，用户可根据待切片的样品从其选择摆动运动所需要的第二行程长度。或者，第二行程长度可以由用户自由地选择。

设定元件42和/或操作者控制器44具体设置在切片机10的外壳上，较佳地靠近手轮32。

图1中，仅示意性示出控制单元40、设定元件42，以及操作者控制器44的布置，因为，如上所述，外壳已经省略，因为要不然各装置将看不到。

可替代实施例中，设定元件42和/或操作者控制器44可以不设置在切片机10本身上，而是相反，可以使用经由数据链接连接至切片机10的计算机来设定运行模式和/或第二行程长度。

本发明的另一可替代实施例中，样品架12可以是静止的，而当切割样品时，切割单元16可以通过驱动单元22相对于静止的样品架12移动。

Claims (12)

1.一种切割薄片的切片机，包括：

样品架(12)，其用于接纳待切片的样品，

切割单元(16)，其用于切割样品，

驱动单元，其产生所述样品架(12)和所述切割单元(16)之间的相对运动以切割样品，

可手动操作的手轮(32)，

编码器(38)，其用于检测所述手轮(32)的旋转运动，以及

控制单元(40)，所述控制单元(40)根据由所述编码器(38)检测到的手轮(32)的旋转运动来控制所述驱动单元(22)，

其中，当处于第一运行模式时，所述控制单元(40)控制所述驱动单元(22)，使得当所述手轮(32)转过一整圈时，通过所述驱动单元产生的所述样品架(12)和所述切割单元(16)之间的相对运动具有最大的第一行程，

其中，当处于第二运行模式时，所述控制单元(40)控制所述驱动单元(22)，使得当所述手轮(32)转过一整圈时，通过所述驱动单元产生的所述样品架(12)和所述切割单元(16)之间的相对运动具有预设的第二行程长度，所述预设的第二行程长度比所述最大的第一行程短，

其中，在第二运行模式中，所述控制单元(40)控制驱动单元(24)，使得输出轴(26)首先沿第一旋转方向被驱动，并在达到所述第二行程长度之后，使所述输出轴(26)沿相反于所述第一旋转方向的第二旋转方向被驱动，以及

其中，所述控制单元(40)控制所述驱动单元(22)，使得所述手轮(32)的完整一圈正好产生切割薄片的一个单往复运动，而与设定的运行模式和设定的行程长度无关，这允许用户总是仅沿一个方向执行符合人体工程学的完整转动，同时允许在启动第二运行模式时执行摆动运动。

2.如权利要求1所述的切片机(10)，

其中，所述切片机(10)具有手动设定运行模式的设定元件(42)。

3.如权利要求2所述的切片机(10)，

其中，所述设定元件(42)包括开关或旋钮。

4.如前述权利要求中一项所述的切片机(10)，

其中，所述第二行程长度可以使用操作者控制器(44)来设定。

5.如权利要求4所述的切片机(10)，

其中，对于第二运行模式，至少两个可选择的行程长度被预设，且可使用所述操作者控制器(44)来选择被用作第二运行模式的第二行程长度的所述预设行程长度之一。

6.如权利要求4所述的切片机(10)，

其中，所述第二行程长度可使用所述操作者控制器(44)在预定的最小行程长度和最大的第一行程长度之间自由地设定。

7.如权利要求4所述的切片机(10)，

其中，所述操作者控制器(44)包括旋钮、键盘和/或触摸屏。

8.如权利要求1所述的切片机(10)，

其中，所述驱动单元(22)包括具有输出轴(26)的电动机(24)。

9.如权利要求8所述的切片机(10)，

其中，在第一运行模式中，所述电动机(24)沿第一旋转方向连续地旋转其输出轴(26)。

10.如权利要求9所述的切片机(10)，

其中，在第二运行模式中，所述控制单元(40)控制所述电动机，使得所述输出轴(26)首先沿第一旋转方向被驱动，并在达到所述第二行程长度之后，使所述输出轴(26)沿相反于所述第一旋转方向的第二旋转方向被驱动，且在达到初始行程位置之后，所述输出轴(26)再次沿第一旋转方向被驱动。

11.如权利要求10所述的切片机(10 )，

其中，在第二运行模式中，所述控制单元(40)控制所述电动机(24)，使得每次当所述手轮(32)达到预定的第一角度位置时实现从第一旋转方向到第二旋转方向的反向，和/或每次当手轮(32)到达预设的第二角度位置时实现从第二旋转方向到第一旋转方向的反向。

12.如权利要求11所述的切片机(10)，

其中，所述第一和第二角度位置之间的角度是180°。